Фото: Shutterstock

Ученые предполагают, что гравитационные волны сформировали Вселенную. Их модель бросает вызов теории космической инфляции.

Как именно возникла Вселенная и как эти процессы повлияли на её формирование и эволюцию?

Недавнее исследование, опубликованное в Physical Review Research, посвящено этой проблеме. Исследователи из Испании и Италии представили новую модель, объясняющую, что происходило сразу после рождения Вселенной. Их работа может поставить под сомнение устоявшиеся представления о самых ранних моментах существования Вселенной и о том, как эти события повлияли на её последующую эволюцию.

Для проведения исследования команда запустила серию компьютерных симуляций, призванных проверить альтернативы теории «инфляции», которая предполагает, что Вселенная подверглась быстрому расширению в первую долю секунды после своего формирования. Согласно инфляционной модели, для того чтобы такое расширение стало возможным, должно совпасть множество факторов, что делает это объяснение сложным и до сих пор обсуждаемым.

Новая роль гравитационных волн

Вместо этого исследователи предполагают, что гравитационные волны — явление, предсказанное общей теорией относительности, — могли способствовать формированию Вселенной и всего, что в ней находится, от галактик и звёзд до планет и самой жизни. Они рассматривают эти волны в рамках пространства Де Ситтера — математической модели, названной в честь голландского математика Виллема Де Ситтера, который в 1920-х годах сотрудничал с Альбертом Эйнштейном в изучении структуры космоса.

Космологическая модель Большого взрыва. Источник: НАСА/научная группа WMAP

«На протяжении десятилетий мы пытались понять, как зарождалась Вселенная, используя модели, основанные на элементах, которые мы никогда не наблюдали, — сказал доктор Рауль Хименес, изучающий экспериментальные науки и математику в ICREA в Испании и являющийся соавтором исследования. — Что делает это предложение таким интересным, так это его простота и проверяемость. Мы не добавляем спекулятивные элементы, а скорее демонстрируем, что гравитации и квантовой механики может быть достаточно, чтобы объяснить, как возникла структура космоса».

Гравитационные волны в истории

Впервые гравитационные волны были описаны в 1893 и 1905 годах Оливером Хевисайдом и Анри Пуанкаре соответственно. В 1916 году, когда Альберт Эйнштейн предположил, что гравитационные волны — это рябь в пространственно-временном континууме, интерес к ним резко возрос. Эйнштейн включил их в свою общую теорию относительности.

Несмотря на множество источников, включая сверхновые, чёрные дыры и нейтронные звёзды, гравитационные волны невероятно сложно обнаружить, для этого нужны очень чувствительные приборы. Возможно, именно поэтому гравитационные волны не были обнаружены до сентября 2015 года обсерваторией Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), расположенной в штатах Вашингтон и Луизиана.

Происхождение Вселенной остаётся одной из величайших загадок науки, поскольку Большой взрыв долгое время считался катализатором зарождения Вселенной. Несмотря на продолжающиеся научные открытия и достижения, учёные по-прежнему не имеют чёткого представления о происхождении Вселенной и особенно о том, что могло происходить до Большого взрыва.

В поисках космического понимания

Карл Саган сказал знаменитую фразу: «Космос внутри нас. Мы состоим из звёздной материи. Мы — способ, с помощью которого Вселенная познаёт саму себя».

Возможно, мы никогда не узнаем точно, как зародилась Вселенная и какие процессы привели к тому, что вы сейчас читаете эту статью. Но, как и в случае с простотой, которую демонстрирует это исследование, возможно, оно просто помогает нам немного лучше узнать саму Вселенную.

Какие новые открытия о происхождении Вселенной сделают исследователи в ближайшие годы и десятилетия? Только время покажет, и именно поэтому мы занимаемся наукой!

Как всегда, продолжайте заниматься наукой и смотреть вверх!